電信產業鏈總動員　後4G技術發展全速前進

後4G網路技術發展熱度升溫。由於行動影音資料量激增，加上各種物聯網應用需求湧現，電信營運商在頻寬日益不敷使用的情況下，已持續擴大投資長程演進計畫(LTE)基礎建設和影音應用功能服務，並加緊部署下世代先進長程演進計畫(LTE-Advanced)和5G行動通訊網路，全面啟動後4G時代網路發展引擎。

因應行動通訊網路升級趨勢，3GPP將於2015年3月正式公布LTE Release 12新版標準，針對VoLTE(Voice over LTE)、LTE Broadcast網路功能和小型基地台(Small Cell)設計提出新的技術規範，並將增添LTE機器類型通訊(MTC)規格，促進LTE加速滲透物聯網機器對機器(M2M)應用領域。

據愛立信(Ericsson)最新行動趨勢報告指出，截至2014年9月底，全球已有約十個商用VoLTE網路，並有超過二十家展開LTE Broadcast網路試驗。同時，北美、日本、韓國和澳洲主要電信營運商更馬不停蹄投入LTE-Advanced基礎建設，以及基於大小型基地台融合組網、軟體定義網路(SDN)或網路功能虛擬化(NFV)標準解決方案的異質網路(HetNet)架構。

圖1　LTE-A三頻載波聚合技術架構圖；若整合三個20MHz頻段，最高可達成450Mbit/s下行傳輸速率。

瞄準電信產業升級4G網路的殷切需求，行動通訊晶片大廠--高通(Qualcomm)近來頻頻發動LTE技術攻勢，除宣布內建LTE-Advanced數據機的Snapdragon 810處理器透過聚合三組20MHz載波頻寬，可實現450Mbit/s的下行速度(圖1)外，還積極與英國電信商EE、華為共同完成Category 9三載波聚合的互通性測試，一連串舉措不僅展現高通亟欲鞏固LTE地位的企圖心，也提前點燃LTE-Advanced新技術戰火。

高通力推Category 9　LTE-A賽局提前開跑

高通技術公司產品管理與規畫資深副總裁Alex Katouzian表示，LTE Category 9聯網技術能在更大的覆蓋範圍內提供極速應用性能和豐富功能，而高通推出Snapdragon 810如此性能強大的處理器產品，可望刺激LTE技術創新，並滿足聯網所需的高頻寬需求，提供理想的使用者體驗。

據了解，高通不僅火速發布支援Category 9產品，更與英國EE及華為完成LTE Category 9下行鏈路三載波聚合的互通性測試，實現高達410Mbit/s下載速度。該測試採用Snapdragon 810處理器、華為的商用網路設備解決方案，並在EE的LTE-A「4G+」網路上完成。Category 9載波聚合讓EE能夠由1800MHz頻段及2.6GHz頻段分別聚合20MHz頻寬載波，並從2.6GHz聚合另一個15MHz載波頻寬，提升資料傳輸速度。

高通資深副總裁暨歐洲區總裁Enrico Salvatori表示，由Category 6升級至Category 9 LTE-A聯網技術，將會提升峰值下載速度1.5倍，縮短應用程式反應時間，並實現最快速的網路。

據悉，Snapdragon 810處理器配備64位元多核中央處理器(CPU)和LTE-A多模數據機、支援3×20MHz Category 9載波聚合，以及分頻多工(FDD)及分時多工(TDD)頻譜間載波聚合。客戶最快可於2015年初取得支援Category 9的Snapdragon 810處理器。

綜上所述，LTE載波聚合已成為電信商擴增網路頻寬和傳輸速率的必備元素。然而，即便業界已提出可聚合三組TDD/FDD頻段的解決方案，但囿於各國頻譜規畫差異，以及電信商擁有的頻譜資源過於分散，導致大多LTE網路仍停留在兩組5∼10MHz載波聚合的形式，TDD/FDD混頻和三頻聚合的實際布建則尚在實驗階段，且恐難達成3GPP規範三組20MHz合成共60MHz的頻寬。

因此，通訊標準組織、電信商和設備業者無不絞盡腦汁研發更具彈性，並符合實際網路布建需求的載波聚合方案。其中，愛立信(Ericsson)率先發表LTE授權輔助接入(License-assisted Access, LAA)技術，藉由聚合5GHz以下的LTE國際通用頻段，以及5.8GHz以上的LTE免授權(LTE-unlicensed)頻段，幫助電信商取得更多可用頻譜資源，並打破各國採行頻譜紛雜的桎梏。

接軌5G關鍵一步　LAA載波聚合技術現身

圖2　愛立信客戶解決方案部資深協理汪以仁認為，除了增加小型基地台以外，5G網路核心架構也將轉向SDN/NFV的新型態。

愛立信客戶解決方案部資深協理汪以仁(圖2)表示，LTE輔助授權接入將躍居4G技術新焦點。其結合LTE-unlicensed及無線區域網路卸載(Wi-Fi Offloading)的概念，將LTE運行頻段推升至5GHz以上的免授權頻段，此將大幅增加LTE頻譜資源及配置彈性，一舉解決電信商落實載波聚合方案所面臨的頻譜匱乏問題，以及利用Wi-Fi紓解核心網路負載，卻引發網路管理困難和連線品質不佳等兩大技術挑戰。

現階段，愛立信正攜手3GPP和重量級電信商，積極研擬LTE輔助授權接入相關設計規範，並可望在2016∼2017年正式納入3GPP Released 13版標準，開啟LTE載波聚合技術發展新頁。

汪以仁更強調，由於5G將改搭毫米波頻段(30GHz以上)的趨勢日漸明朗，因此LAA亦將是電信商和設備業者從現行較低頻譜，接軌5G高頻設計的重要技術橋梁，以避免跳躍式的技術演進，影響網路商用時程與服務品質。

事實上，5G發展早已躍上檯面，且各國通訊標準研究組織及電信商之間卡位的明爭暗鬥也日益激烈。汪以仁認為，5G將是現有4G技術延伸，加上特殊標準技術導入的雙重發展路線，儘管目前標準架構雖尚未成形，但關鍵組成要素業者大多已有底。舉例來說，超高頻毫米波頻段係勢在必行的技術革新；至於天線陣列(Antenna Array)、大規模多重輸入多重輸出(Massive MIMO)，以及基於Small Cell的異質網路，則是基於LTE既有技術的衍生方案。

3GPP自Released 10版本以來，就將Small Cell列入重要發展方向，對5G異質網路架構來說，Small Cell更是不可或缺的要角，因而已吸引北美、日本和韓國主要電信商競相投入相關技術研究並擴大設備採購計畫。同時，3GPP亦將在Release 12版本中增添雙連線(Dual Connectivity)技術，加速大小型基地台融合組網模式成形，此亦有助刺激Small Cell布建需求。

5G網路非它不可　Small Cell商機率先引爆

汪以仁指出，從電信營運商和設備業者角度來看，發展新世代行動網路的第一步在於優化大型基地台連線和服務品質，接著才是擴充建置數量，以延展覆蓋率。不過，擴建大型基地台並不是無限上綱，而是取得成本和網路效率的最佳平衡，因此在通盤考量下，電信業者正紛紛轉向大/小型基地台融合的異質網路設計形式，冀望以更低成本、功耗且易於安裝的Small Cell，做為建構LTE-A、5G網路的基石。

事實上，北美、日本和韓國主要電信業者皆已將小型基地台納入未來LTE-A、5G異質網路發展的一環，開始研究大/小型基地台的協調(Coordination)機制、混合建置方式，以及可統一管理的中央控制平台，掀動新一輪設計商機。

隨著電信商加緊布局LTE-A，且預定於2020年啟動5G商用網路的腳步愈來愈近，3GPP也緊鑼密鼓籌備異質網路解決方案，將在2015年第一季正式公布的Release 12版本，加入Small Cell雙連線技術規格。其目的係促進行動裝置能與大型、小型基地台同時建立連線，並改善異質網路協調機制，進而減輕核心網路負載及擴增接入點。

汪以仁強調，為了達到上百Gbit/s傳輸速率和1GHz以上即時頻寬，整個通訊產業對5G的想像都建構在異質網路之上，並將Small Cell、Dual Connectivity視為重要觸媒。以愛立信為例，近期已發布小型基地台方案--Radio Dot System，並分別與荷蘭大學、新加坡電信(SingTel)合作進行部署，預計在2015上半年導入商用；同時也積極和香港、日本電信商推動異質網路實地測試，為下一階段的5G鋪路。

汪以仁指出，一般來說，3GPP每更新一版標準，電信設備廠都能在半年到一年內推出對應產品；為維持此一步調，該公司正全力研發Dual Connectivity方案，並針對異質網路發展更先進的大/小基地台Interworking演算法，以搶占Release 12設計先機。

除推進4G技術革新腳步外，產業鏈也積極探索高頻寬、低延遲的4G網路應用商機，相關電信營運商已紛紛將目標聚焦於智慧城市，期將LTE觸角延伸至交通、物流、安控、電子商務、娛樂和醫療等城市構成的重要環節，開創新的商業模式。其中，台灣經濟部日前即組成加速行動寬頻服務及產業發展推動小組，為電信商和地方政府牽線，以合力推廣4G智慧寬頻應用城市計畫。

電信商/地方政府攜手　台4G智慧城市計畫啟動

台灣4G智慧城市計畫開跑(圖3)。隨著4G網路商用服務逐漸到位，台灣電信產業也正式邁入4G應用推廣期；因此，經濟部遂由4G頻譜標金中編列新台幣150億元預算，用來刺激各項4G服務發展，並從中提撥50億元做為4G智慧寬頻應用城市計畫基金，期協助國內六大電信業者與各地地方政府合作，打造符合當地需求的智慧城市解決方案，包括台北市、新北市、台中和高雄等地皆已如火如荼展開實地測試。

圖3　4G智慧寬頻應用城市計畫揭幕儀式，將集結產業、研究單位及地方政府的資源共同發展。

據悉，經濟部日前正式啟動4G智慧寬頻應用城市計畫，將由4G電信營運商和系統整合商主導，在全台六都、十六縣市及離島或自由經濟示範區等地，配合地方特色推動智慧安全、智慧健康、智慧物流、智慧金流、智慧運輸及智慧育樂等六大整合性應用服務。

中華電信行動通信分工司總經理林國豐強調，相較於3G服務，4G擁有高頻寬、高傳輸速率和低延遲的特性，可達成3D即時路況導航，或進一步結合大量公共開放資料，實現智慧運輸、物流等應用，將有助電信商拓展企業對企業(B2B)商務模式，並逐漸擺脫做為資料流水管(Pipe)的宿命。

台灣大哥大新創服務副總經理李芃君則指出，4G下一步將朝向影音、巨量資料(Big Data)和定址服務(LBS)方向發展，與智慧城市的概念不謀而合，因此該公司也配合4G智慧寬頻應用城市計畫，致力強化O2O行動商務、行動廣告和影音互動內容服務方案，以搶攻智慧電子商務及育樂商機。

國碁電子副總經理劉立三強調，為滿足智慧城市多元應用需求，國碁電子與亞太電信將於今年上半年合併，透過統合雙方的系統整合、電信服務發展經驗及資源，加速布局軟硬體一站式服務，進而降低4G於城市應用的進入門檻，以及安裝維運負擔。

行政院科技部政務次長錢宗良補充，科技部將與經濟部合作執行行動寬頻技術發展主軸任務，並特別著重矽智財(IP)、行動寬頻新興技術和應用開發等工作，藉此厚實4G智慧城市的技術基礎，並協助國內通訊相關產業發展多元物聯網解決方案。

顯而易見，隨著LTE覆蓋率增加且技術不斷演進，4G網路也進一步轉向全新的異質網路架構，以接軌下世代LTE-Advanced、5G行動通訊技術發展；不僅如此，電信商也致力挖掘4G在智慧城市和物聯網應用領域的價值，以擺脫單一的企業對用戶(B2C)營運模式，以及淪為OTT(Over-the-air)服務供應商水管的窘境，在後4G時代創造更多營收來源。